Presión atmosferica

Para entender este concepto te proponemos que imagines lo que ocurre cuando inflas un globo: estás agregando presión en su interior para que se infle.

Cuando te zambulles en una profunda pileta, puedes sentir la presión del agua en los oídos. Los submarinos que navegan a altas profundidades cuentan con un casco muy fuerte, pues la presión del agua empuja todas las paredes del submarino y si éstas fueran débiles, las rompería. Como se puede apreciar, la presión está alrededor de nosotros.

Los científicos utilizan la palabra “presión” para explicar cómo los gases o los líquidos tienen fuerza y empujan a las cosas.

La atmósfera, es decir, la capa gaseosa que cubre la Tierra y tiene más de 1000 kilómetros de espesor, ejerce presión sobre la superficie terrestre. Aunque es invisible y parece liviana, la atmósfera ejerce presión sobre todos los cuerpos y en todas las direcciones.

El físico y matemático italiano, Evangelista Torricelli del siglo XVII descubrió la forma para medir la presión atmosférica y determinar la existencia del vacío.

Evangelista Torricelli

Hasta antes de su hallazgo, se concebía al aire como un cuerpo con tendencia a elevarse que jamás daría lugar al vacío. Se hablaba del “horror al vacío” que conllevaba a la idea de que la naturaleza aborrecía el vacío y era por este motivo que los líquidos se elevaban en las bombas.

En 1643 surgió un extraño problema: los mineros no podían hacer subir agua que se encontraba a más de 10 metros. Como dijo Galileo “parece que el agua no aborrece al vacío a más de 10 metros”. ¿Por qué ocurría eso?

Según Torricelli, no era la fuerza de la bomba ni la del vacío la que hacían elevar el agua, sino que era la presión atmosférica. Y esta presión tenía un límite, por lo que no conseguiría subir más que diez metros el nivel de agua en un tubo.

EVANGELISTA TORRICELLI

Fue un físico y matemático italiano del siglo XVII (Faenza, 1608 - Florencia, 1647). A los 19 años de edad viajó a Roma para estudiar ciencias; allí desarrolló una obra sobre principios mecánicos llamada Motu. Esta obra despertó el interés de Galileo quien lo llamó como asistente. Trabajó con él durante tres meses hasta que el sabio falleció. En 1643 realizó el descubrimiento que le haría pasar a la posteridad: el principio del barómetro, que demostraba la existencia de la presión atmosférica y del vacío. Además enunció el teorema de Torricelli que resulta fundamental en hidráulica.

El experimento de Torricelli

Con un ingenioso experimento que tuvo como protagonista a una particular sustancia, Torricelli impuso un nuevo paradigma en la comunidad científica. Llenó de mercurio un tubo de 1 metro de largo, cerró con su dedo el extremo abierto y lo invirtió sobre un recipiente con mercurio. Al quitar el dedo, el mercurio del tubo comenzó a caer, pero en un momento dado dejó de hacerlo.

Una y otra vez realizó este experimento y comprobó que el mercurio no caía más cuando quedaba a unos 76 cm de la superficie del líquido del recipiente.

Es un metal pesado plateado y brillante. Se encuentra en muchos productos, por ejemplo en termómetros y pilas.

¿Por qué ocurre esto?

Torricelli explicó que el mercurio no desciende en su totalidad por la acción que la presión de la atmósfera ejerce sobre la superficie del mercurio en el recipiente. Esto quiere decir que se EQUILIBRA la presión ejercida sobre la superficie del mercurio en el recipiente con la ejercida por el peso de la columna de mercurio. Como la zona de la columna desalojada de mercurio queda al vacío, no existe ninguna presión desde dentro de la columna que haga expulsar ese líquido.

* “A” representa el peso que ejerce la presión sobre la superficie del mercurio en el recipiente.

* El aire tiene peso y ejerce presión. De ahí que se hable de “presión atmosférica”.

* “B” representa el peso de la columna de mercurio.

* Como se dijo en la conclusión: A y B están en equilibrio. Es decir la presión que se ejerce sobre la superficie del mercurio que está en el recipiente es igual a la presión ejercida por el peso de la columna de mercurio.

* “C” es vacío, allí no se ejerce presión porque no existe nada; repetimos, hay vacío.

El valor de la presión atmosférica

El revolucionario experimento de Torricelli también sentó las bases de la medición de la presión atmosférica. Si bien existen diversas referencias para medirla, habitualmente se suele expresar en mm de Hg (milímetros de mercurio) o Torricelli.

Se ha establecido que la presión normal, a nivel del mar, es de 760 mm de Hg. A este valor también se lo conoce como “1 atm” (una atmósfera).

Variación de la presión atmosférica

¿Consideras que la presión atmosférica es la misma en todos lados? ¿Por qué crees que sí y por qué crees que no? Estas son las preguntas que se hacen los científicos para comenzar a investigar. Ellos proponen una respuesta a la que llaman hipótesis y luego se dedican a investigar para determinar si lo que confirmaron es cierto o no.

La presión atmosférica varía por diferentes factores como la altura, temperatura y humedad.

Altura: Si subimos a la cima más alta del mundo y medimos la presión atmosférica notaremos que es mucho más baja que sobre el nivel del mar. ¿Por qué? Porque a medida que ascendemos el aire soporta menos peso y por lo tanto ejerce menos presión. Para razonarlo pensemos en una pila de cajas pesadas: la de abajo está soportando mayor presión que la de arriba. Si colocas una hormiga debajo de la última caja es probable que no salga nunca más, pero si la colocas debajo de las que están en la cima de la pila tiene más posibilidades de salir si encuentra alguna ranura.

Temperatura: El aire caliente es menos denso que el frío, es decir, es más liviano; esta característica es la que lo hace elevar. Pensemos en el agua hirviendo: se genera vapor y éste comienza a subir. Entonces, cuando la temperatura es alta, el aire se calienta, se vuelve liviano y genera baja presión.

En contraposición, cuando la temperatura es baja, el aire se enfría, se hace pesado, comienza a descender y genera alta presión.

Humedad: en lugares donde hay mayor humedad, hay menor presión y viceversa, si hay menor humedad, mayor presión; esta situación está estrechamente relacionada con la altura.

La presión atmosférica, en un mismo lugar de la Tierra, no tiene un valor constante.

El barómetro

Es el instrumento que se utiliza para medir la presión atmosférica. Como vimos, el primero lo diseñó Torricelli. Actualmente es utilizado por los meteorólogos para predecir el tiempo ya que se ha establecido que las altas presiones se corresponden con regiones sin precipitaciones, mientras que las bajas presiones son indicadores de regiones de tormentas y borrascas.

El dato que arroja el barómetro generalmente esta dado en hectopascal, de abreviación hPa. Hecto significa cien; y pascales, unidad de medida de presión. En otros casos se expresa en "pulgadas de mercurio" o "milímetros de mercurio" (mmHg). Una presión de 1 mmHg es 1 torr (por Torricelli).

La presión atmosférica y los buzos

¿Qué consideras que ocurre con la presión atmosférica en las profundidades del agua? Es fácil intuirlo si consideramos aquél problema que surgió en el año 1643 con las bombas, las cuales sólo pueden elevar 10 metros de agua. Entonces, por cada diez metros de profundidad, la presión aumenta en una atmósfera.

Ahora bien, ¿cómo repercute el aumento de la presión atmosférica en nuestro cuerpo? Cuando el ser humano se somete a elevadas presiones, el nitrógeno que respira se disuelve en la sangre. Si asciende rápidamente, las burbujas pueden generarle desde un intenso dolor hasta la muerte. Por eso, para evitarlo, el fisiólogo francés Paul Bert en 1878 recomendó que quien se sumerja debe quedarse un tiempo a profundidad intermedia para que su cuerpo renueve los gases en la sangre a una menor presión. No obstante, el cuerpo no está preparado para resistir demasiada presión; se requieren de aparatos presurizados, es decir, con una presión interior normal para llegar seguros a las profundidades del mar.

La presión atmosférica y los aviones

Y si nos vamos del fondo del mar hacia lo alto del cielo, ¿qué pasa con la presión atmosférica? Como ya explicamos, a medida que ascendemos hay menos aire y la presión atmosférica es menor. Sencillamente esto es así porque existe menos aire que soportar.

Además en la atmósfera, la temperatura también disminuye con la altura; entonces, considerando que con la altura también disminuirá la densidad, aunque la temperatura también disminuya, deducimos que la presión sufrirá una drástica disminución afectando esto a la sustentación del avión.

Esta información es esencial que la conozcan los pilotos ya que de esto dependerá el nivel de velocidad que deberá desarrollar el avión para despegar. Por regla, un avión en verano necesita más velocidad para generar sustentación y despegar que en invierno.

Este tema es mucho más complejo, pero sólo lo introducimos para dar cuenta del valor de la presión atmosférica.